專利名稱：具有優(yōu)異耐蝕性的經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有優(yōu)異耐蝕性的經(jīng)濟(jì)型高性能雙相不銹鋼及其制備方法，屬鋼鐵合金材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
雙相不銹鋼由奧氏體和鐵素體組成。雙相不銹鋼的主要成分是鉻、鎳、鉬，而其中鎳是最昂貴的；為了降低成本，降低鋼中鎳的含量，可采用添加氮、銅等合金元素。隨著 A0D、V0D精煉工藝的發(fā)展，尤其是AOD爐中能夠控制氮的加入，也促進(jìn)了含氮雙相不銹鋼的開發(fā)，如2205鋼其氮含量在0. 15%左右。氮的加入不僅提高了鋼的耐局部腐蝕性能，而且解決了不銹鋼的焊接問題，使雙相不銹鋼成為一種可焊接的結(jié)構(gòu)材料，大大拓展了雙相不銹鋼的應(yīng)用范圍。隨著冶金技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和成本的降低，對(duì)氮的加入量也能夠精確控制， 從而出現(xiàn)了新的低鎳高氮超級(jí)雙相不銹鋼，如UNSS32750 (其氮含量在0. 25 0. 35%，含鎳量在6 8%左右)和UNSS32906 (其氮含量在0. 30 0. 40%,含鎳量在5. 8 7. 5%左右)。 通過適當(dāng)?shù)你t、鎳、鉬、銅以及氮等的比例配合，以及成熟的熱處理工藝，可以在提高鉻，氮， 降低鎳、鉬的同時(shí)得到理想的相比例，這樣不但提高雙相不銹鋼的力學(xué)性能，而且使其抗腐蝕性能也得到很大的提高。此外，由于近年來金屬鎳價(jià)格波動(dòng)很厲害，降低不銹鋼中鎳的含量有利于維持不銹鋼市場的穩(wěn)定。所以科研人員在提高不銹鋼的性能的同時(shí)保持不銹鋼市場的穩(wěn)定這方面做了大量的探索。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低成本且具有良好耐腐蝕性和熱加工性的經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼合金材料。本發(fā)明的經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼合金材料，其特征在于具有如下的成分及質(zhì)量百分比
0<C ≤ 0. 04 %，S ≤ 0. 01 %，Si ≤ 1. 0 %，P ≤ 0. 015 %，Cr :19. 0 22. 0%, Ni 1. 5 2. 5%，Mo :0. 5 1. 5%, Cu :0. 5 1. 5%, N :0. 15 0. 25%, B :0. 001 0. 01%，稀土 Ce 或Y 0. 005 0. 20%,其余部分為鐵。本發(fā)明的經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼合金材料的制備方法，其特征在于采用傳統(tǒng)常規(guī)的熔煉工藝方法，在投料時(shí)采用純鐵管密封中間合金投入法，即事先制備好需用的中間合金； 中間合金由鐵和稀土金屬組成，選用!^e-Ce或！^-Y中間合金；兩者的組成分別為=Fe-Ce中間合金中Ce的質(zhì)量百分含量為23. 5%抑-γ中間合金中Y的質(zhì)量百分含量為15% ；經(jīng)綜合配料熔制后，澆注成型，最終制得經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼合金材料。該成分范圍內(nèi)的鋼在850 1200°C范圍均為雙相區(qū)，奧氏體含量約在40 60 %變化，經(jīng)一定固溶處理，室溫的拉伸斷裂強(qiáng)度在850 IlOOMpa范圍，屈服強(qiáng)度在500 700Mpa范圍，斷裂延伸率在25 45%范圍，室溫下在lmol/L的NaCl溶液中的臨界點(diǎn)蝕點(diǎn)位大于500mv。本發(fā)明的機(jī)理如下所述根據(jù)銅可以擴(kuò)大奧氏體區(qū)的原理，大量實(shí)驗(yàn)研究發(fā)展，添加適量的銅可以替代部分鎳達(dá)到穩(wěn)定奧氏體相目的；同時(shí)氮可以代替鎳在鋼中的作用原理，用適量的廉價(jià)氮也可以穩(wěn)定雙相鋼中的奧氏體，從而降低貴重鎳的用量；而向該雙相不銹鋼合金中加入稀土 Ce或Y 后，合金中的硫含量大大降低或形成高熔點(diǎn)的稀土硫化物彌散于基體中，避免了低熔點(diǎn)硫化物存在于相界上，從而有效地改善了鋼的高溫?zé)崴苄?。此外，合適的鉬、銅和氮有效配合大幅度提高了該材料的腐蝕性能。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施例敘述于后。實(shí)施例1
本實(shí)施例中，采用雙相不銹鋼的成分及質(zhì)量百分比如下
Cr21. 1%Ni2. 1%Cu0. 5%Mo1. 0%N0. 20%C0. 026%稀土 Ce0. 10%Si0. 6%S0. 004%P0. 012%B0. 001%Fe余量
采用傳統(tǒng)常規(guī)的熔煉工藝方法，在投料時(shí)，采用純鐵管密封中間合金投入法，即事先制備好中間合金。中間合金的組成為狗和Ce的合金，F(xiàn)e-Ce中間合金中Ce的質(zhì)量百分含量為23. 5%。經(jīng)綜合計(jì)量計(jì)算和配料熔制后，澆注成型，最終制得含氮超低鎳雙相不銹鋼合金材料。鑄態(tài)經(jīng)熱鍛之后1020°C固溶處理，其室溫拉伸斷裂強(qiáng)度大于lOOOMPa，屈服強(qiáng)度大于600MPa，斷裂延伸率大于30%，室溫下在lmol/L的NaCl溶液中的臨界點(diǎn)蝕點(diǎn)位大于 500mvo 實(shí)施例2
本實(shí)施例中，采用雙相不銹鋼的成分及重量百分比如下
Cr20. 5%Ni1. 9%Cu1. 0%Mo1. 1%N0. 21%C0. 028%稀土 Ce0. 10%Si0. 70%S0. 002%
P0.010%
B0.002%
Fe余量
采用傳統(tǒng)常規(guī)的熔煉工藝方法，在投料時(shí)，采用純鐵管密封中間合金投入法。即事先制備好中間合金。中間合金的組成為狗和Ce的合金，F(xiàn)e-Ce中間合金中Ce的質(zhì)量百分含量為23. 5%。經(jīng)綜合計(jì)量計(jì)算和配料熔制后，澆注成型，最終制得高氮低鎳雙相不銹鋼合金材料。鑄態(tài)經(jīng)熱鍛之后1020°C固溶處理，其室溫拉伸斷裂強(qiáng)度大于900MPa，屈服強(qiáng)度大于580MPa，斷裂延伸率大于38%，室溫下在lmol/L的NaCl溶液中的臨界點(diǎn)蝕點(diǎn)位大于 500mvo 實(shí)施例3
本實(shí)施例中，采用雙相不銹鋼的成分及重量百分比如下
Cr19. 5%Ni1.8%Mo0.9%Cu1.50%N0.19%C0.024%稀土 Ce0 10%Si0.60%S0.003%P0.010%B0.002%Fe余量
采用傳統(tǒng)常規(guī)的熔煉工藝方法，在投料時(shí)，采用純鐵管密封中間合金投入法。即事先制備好中間合金。中間合金的組成為狗和Ce的合金，F(xiàn)e-Ce中間合金中Ce的質(zhì)量百分含量為23. 5%。經(jīng)綜合計(jì)量計(jì)算和配料熔制后，澆注成型，最終制得高氮低鎳雙相不銹鋼合金材料。鑄態(tài)經(jīng)熱鍛之后1020°C固溶處理，其室溫拉伸斷裂強(qiáng)度大于lOOOMPa，屈服強(qiáng)度大于550MPa，斷裂延伸率大于32%，室溫下在lmol/L的NaCl溶液中的臨界點(diǎn)蝕點(diǎn)位大于 500mvo 該類材料的抗蝕能力與奧氏體316系列大致相當(dāng)，而力學(xué)性能優(yōu)于奧氏體316系列，可以用作汽車、一般器械工程等方面，是替換316系列的最佳候選材料，可以大幅度降低原材料成本和減少材料用量。另外，該材料900 1300°C內(nèi)具有較好的熱加工性。
權(quán)利要求
1.一種具有優(yōu)異耐蝕性的經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼，其特征在于具有如下的成分及質(zhì)量百分比0<C 彡 0. 04%, S^O. 01%, Si ^ 1. 0%, P ^ 0. 015%, Cr :19. 0 22. 0%, Ni :1. 5 2. 5%,Mo 0. 5 ~ 1. 5%,Cu :0. 5 1. 5%,N :0. 15 0. 25%,B :0. 001 0. 01%，稀土 Ce 或 Y 0. 005 0. 20%，其余部分為鐵。
2.按權(quán)利要求1所述的經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼的制備方法，其特征在于采用常規(guī)的熔煉工藝方法，在投料時(shí)采用純鐵管密封稀土中間合金投入，稀土中間合金選用Fe-Ce或！^-Y 中間合金；兩者的組成分別為=Fe-Ce中間合金中Ce的質(zhì)量百分含量為23. 5%，i^e_Y中間合金中Y的質(zhì)量百分含量為15% ；經(jīng)配料熔制后，澆注成型，再經(jīng)固溶時(shí)效處理，最終制得具有優(yōu)異耐蝕性的經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有優(yōu)異耐蝕性的經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼及其制備方法，屬鋼鐵合金材料技術(shù)領(lǐng)域。該經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼的成分及質(zhì)量百分比0<C≤0.04％，S≤0.01％，Si≤1.0％，P≤0.015％，Cr19.0～22.0%，Ni1.5~2.5％，Mo0.5～1.5%，Cu0.5～1.5%，N0.15～0.25%，B0.001～0.01%，稀土Ce或Y0.005～0.20%，其余部分為鐵。采用傳統(tǒng)常規(guī)的熔煉工藝方法，在投料時(shí)采用純鐵管密封中間合金投入法，即事先制備好Fe-Ce中間合金或Fe-Y中間合金，經(jīng)綜合配料熔制后，澆注成型，經(jīng)一定固溶處理，最終制得具有優(yōu)異耐蝕性的經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼，室溫下在1mol/L的NaCl溶液中的臨界點(diǎn)蝕點(diǎn)位大于500mv。
文檔編號(hào)C22C33/06GK102251193SQ201110186788
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月6日
發(fā)明者張磊, 徐裕來, 李鈞, 林根文, 肖學(xué)山, 趙祥娟, 馬正歡 申請(qǐng)人:上海大學(xué)